BEND_it: Μην αγχώνεστε Απλώς "BEND_it" Out: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

BEND_είναι ένα μηχάνημα γρήγορης δοκιμής μικρής κλίμακας. Είναι αρκετά καλό στο να λυγίζεις και να σπάς πράγματα. Θα μπορούσε επίσης να είναι χρήσιμο μερικές φορές. Θα μπορούσε να βοηθήσει κάποιον να ανακτήσει πληροφορίες όπως:

1. Οριζόντια δύναμη ώσης λόγω δράσης αψιδώματος.
2. Αλλαγή στην τάση κάμψης λόγω αλλαγής στη γεωμετρία.
3. Ακαμψία υλικού

Το έργο έγινε από τους Anand Shah και Ryan Daley ως μέρος του Σεμιναριακού Μαθήματος: Υπολογιστικός Σχεδιασμός και Digitalηφιακή Κατασκευή στο πρόγραμμα ITECH, Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης, Γερμανία.

Προμήθειες

Το έργο σχεδιάστηκε κατά τη διάρκεια των δύσκολων περιόδων COVID-19 και ως εκ τούτου θα μπορούσε να γίνει εντελώς στο σπίτι χωρίς την ανάγκη χρήσης εξαρτημάτων με λέιζερ/ τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη ή άλλων εργαλείων που βασίζονται σε εργαστήρια.

Σύστημα για μηχανισμό

• 1 X 900mm x 600mm Φύλλο χαρτιού
• 1 Χ 900mm x 600mm Φύλλο Πολυστερόλης
• Κάποια απόβλητα Χαρτόνι από κουτιά συσκευασίας
• Πλαστικά εργαλεία και ράφια (Amazon)

Κύρια Ηλεκτρονικά

• 1 X Arduino Uno R3 (Starter Kit - ebay)
• 15 X καλώδια βραχυκυκλωτήρα (περιλαμβάνονται στο κιτ εκκίνησης)
• 1 X Breadboard (περιλαμβάνεται στο Starter Kit)
• 1 X 5V Προσαρμογέας ρεύματος (Amazon)

Εργαλεία

• 1 X Super Κόλλα (1g)
• 1 Χ λευκή κόλλα (200g)
• 1 Χ μονωτική ταινία
• 1 X Ηλεκτρονικός κόπτης καλωδίων
• 1 X Ράβδος συγκόλλησης
• Κανονική στατική (ψαλίδι, χαρτί-κόπτης, στρώμα κοπής, στυλό, μολύβι, γόμα, χάρακα)

Κινητήρες και αισθητήρες

• 1 X Stepper Motor: 28BYJ-48, 5V, DC (Περιλαμβάνεται στο κιτ εκκίνησης)
• 1 X ULN2003 APG Driver (περιλαμβάνεται στο Starter Kit)
• 1 Χ 1 κιλό Φορτωτή με αισθητήρα ζύγισης HX711 (Amazon)
• 1 X ADXL345, 3 - Επιταχυνσιόμετρο άξονα (Amazon)

ΘΕΩΡΙΑ

Stepper Motor

Το 28BYJ-48 είναι 5-σύρμα μονοπολικό βηματικό μοτέρ που κινείται εσωτερικά 32 βήματα ανά περιστροφή αλλά διαθέτει σύστημα μετάδοσης που μετακινεί τον άξονα κατά συντελεστή 64. Το αποτέλεσμα είναι ένας κινητήρας που περιστρέφεται με 2048 βήματα ανά περιστροφή. Για να ελέγξουμε τον κινητήρα και να τον αφήσουμε να λειτουργεί ομαλά, θα κάναμε έναν πίνακα ULM 2003 Darlington Transister Array. Για πιο λεπτομερείς πληροφορίες, ο αναφερόμενος ιστότοπος είναι ένας μεγάλος πόρος:

Stepper Motors με Arduino - Ξεκινώντας με Stepper Motors

Φόρτωση κυψέλης

Για το έργο χρησιμοποιούμε 1 kg φόρτωσης με αισθητήρα ζύγισης HX711. Οι κυψέλες φορτίου είναι μεταλλικά μέρη στα οποία έχουν τοποθετηθεί μετρητές καταπόνησης. Οι μετρητές τάσης είναι ευαίσθητες αντιστάσεις, των οποίων η αντίσταση ποικίλλει καθώς υφίστανται παραμόρφωση. Το μικροτσίπ HX711 ενισχύει αυτήν την αντίσταση και το μεταφέρει στον πίνακα Arduino. Η κυψέλη φορτίου πρέπει να βαθμονομηθεί αρχικά με γνωστά βάρη. εδώ στην περίπτωσή μας το μετρητή βαθμονομείται σε kg και στη συνέχεια η σειριακή τιμή πολλαπλασιάζεται με 9,8 για να πάρει δύναμη στα Newtons. Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να δείτε αυτό το βίντεο:

Electronic Basics #33: Strain Gauge/Load Cell και πώς να τα χρησιμοποιήσετε για να μετρήσετε το βάρος

Επιταχυνσιόμετρο

Τα επιταχυνσιόμετρα είναι συσκευές ανίχνευσης που είναι χρήσιμες για τη μέτρηση στατικών και δυναμικών δυνάμεων. Μετρούν τη διαφορά μεταξύ της γραμμικής επιτάχυνσης στη φήμη αναφοράς του Επιταχυνσιόμετρου και του φορέα βαρυτικού πεδίου της γης. εδώ σε αυτό το πείραμα χρησιμοποιούμε το Pitch ως έξοδο από το Επιταχυνσιόμετρο. Το βήμα είναι μια τιμή γωνίας σε μοίρες που θα παρέχει τον προσανατολισμό της λυγισμένης πλάκας σε σχέση με τον άξονα y του Επιταχυνσιόμετρου. Η παρακάτω εικόνα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αναφορά για την κατανόηση της τιμής βήματος.

Για πιο λεπτομερείς πληροφορίες μπορείτε να επισκεφθείτε αυτόν τον ιστότοπο:

Πώς να παρακολουθείτε τον προσανατολισμό με το επιταχυνσιόμετρο Arduino και ADXL345

Βήμα 1: Κύριος

ΔΙΕΥΘΥΝΤΡΙΑ ΣΧΟΛΕΙΟΥ

Το μηχάνημα Bend_It ενεργοποιεί πλευρικά ένα υλικό με βηματικό μοτέρ και στη συνέχεια μετρά την απόκριση του υλικού χρησιμοποιώντας Load cell και επιταχυνσιόμετρο. Η κυψέλη φορτίου μετρά την πλευρική δύναμη με την οποία αντιστέκεται το υλικό. Το επιταχυνσιόμετρο είναι μέσα μέτρησης της γεωμετρικής παραμόρφωσης στο υλικό. Τα δεδομένα που συλλέγονται αποστέλλονται ως ροή δεδομένων σε υπολογιστικό φύλλο του Excel όπου μπορούν να συγκριθούν όλα σε ένα διάγραμμα διασποράς. Αυτό επιτρέπει στον σχεδιαστή να δει πόση δύναμη χρειάστηκε για να φτάσει το υλικό σε μια πλαστική παραμόρφωση. Το πλευρικό φορτίο μειώνεται μόλις το υλικό φτάσει στο κατώφλι ενεργοποίησης και μπορούμε να δούμε ότι το υλικό δεν επιστρέφει, με ελαστικό τρόπο, στο αρχικό του σχήμα. Αυτή η μέθοδος δοκιμής είναι ένα γρήγορο και εύκολο μέσο ανάλυσης προσαρμοσμένων υλικών που είναι ίσως πολύ μικρά για να δοκιμαστούν χρησιμοποιώντας μηχανές θραύσης πλήρους κλίμακας.

Βήμα 2: Γραμμική κίνηση με βηματικό μοτέρ

Αναλώσιμα

Βήμα 3: Stepper Motor + Load Cell (για μέτρηση οριζόντιας ώσης)

Προμήθειες που απαιτούνται επιπλέον του βήματος 1: Φύλλο πολυστερόλης, μονωτική ταινία, ηλεκτρονικός κόπτης καλωδίων, ράβδος συγκόλλησης, 1 κιλό Φορτωτή με αισθητήρα ζύγισης HX711

Βήμα 4: Stepper Motor + Load Cell + Accelerometer (Για τη μέτρηση της κλίσης της καμάρας)

Προμήθειες που απαιτούνται επιπλέον του Βήματος 2: ADXL345 - 3 - Επιταχυνσιόμετρο αξόνων και καλώδια βραχυκυκλωτήρων

Βήμα 5: Διάγραμμα Fritzing

Βήμα 6: Συναρμολογημένη μηχανή

Το μηχάνημα τελικά συναρμολογείται και συσκευάζεται μέσα στο κουτί βάσης από χαρτόνι.

Βήμα 7: Βίντεο εργασίας

Βήμα 8: Κωδικός Arduino

Χρησιμοποιήστε αυτόν τον σύνδεσμο για να αποκτήσετε πρόσβαση στον κωδικό:

Bend_it.ino